CN113471941A - 一种配电网络故障隔离控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种配电网络故障隔离控制方法，断路器第一次跳闸时控制智能负荷开关保持合闸；控制断路器第一次重合闸，依故障类型控制智能负荷开关的状态；控制断路器第二次重合闸，依据智能负荷开关是否有故障电流记忆控制其按相应延时进行合闸；判断智能负荷开关在合闸后第三预设时间内是否检测到故障电流，如否则说明故障点不在该智能负荷开关控制区域内，控制该智能负荷开关闭锁分闸，如是则说明故障点在该智能负荷开关控制区域内，控制其分闸并闭锁正向合闸；故障点后侧的智能负荷开关由于检测到正向瞬时残压而反向合闸闭锁；故障点前后的智能负荷开关分别闭锁合闸，实现故障区间的隔离。
Description
技术领域
本发明涉及配电网络故障检测控制领域，特别涉及一种配电网络故障隔离控制方法。
背景技术
配电自动化技术的研究和发展，为增强配电网供电可靠性和提升供电质量提供了重要基础。其中，就地型FTU具有不依赖通信网络、主站控制和人员操作的特点，能够独立完成对配电网线路故障区段的隔离，恢复非故障区域供电。目前常见的就地型FTU主控单元，其FA功能控制策略有“电压-时间型”、“电压-电流时间型”和“自适应综合型”，三种策略各具优势和特点，但是在实际应用中每种策略都存在不足之处，如“电压-时间型”不太适用于复杂的配电网络；“电压-电流时间型”的多次断路器重合对正常负荷冲击次数较多；“自适应综合型”对瞬时故障的恢复供电时间较长等，这些缺点降低了配电网络在故障发生后的恢复效率，增加了非故障区段受断路器重合时的冲击次数，还增加了非故障区段恢复供电的总时间。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种配电网络故障隔离控制方法，通过控制智能负荷开关的合闸与分闸来实现配电网络故障的快速隔离，及非故障区段的快速恢复供电，快速恢复因瞬时故障造成的线路停电，避免了非故障支路正常负荷受到断路器重合的冲击，减少了故障线路非故障区段恢复供电的总时间，提高了配电网络故障处理的效率和可靠性。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种配电网络故障隔离控制方法，所述配电网络的主线路依次设置有带继电保护的断路器和智能负荷开关，其若干个支线路分别设置有相应的所述智能负荷开关，包括如下步骤：
当所述带继电保护的断路器检测到故障电流时第一次跳闸，控制所述若干个智能负荷开关保持合闸状态；
控制所述带继电保护的断路器第一次合闸，并依据故障类型控制所述若干个智能负荷开关运行状态；
控制所述带继电保护的断路器第二次合闸，依据所述智能负荷开关是否有故障电流记忆控制其按照相应的延时合闸；
判断线路中的所述智能负荷开关在合闸后的第三预设时间内是否检测到所述故障电流，如未检测到所述故障电流则控制所述线路中的所述智能负荷开关闭锁分闸，如检测到则控制所述线路中的所述智能负荷开关分闸并闭锁正向合闸；
所述线路故障点后侧的智能负荷开关，由于检测到所述正向瞬时残压而反向合闸闭锁；所述故障点前后的所述智能负荷开关分别闭锁合闸，实现故障区间的隔离。
进一步地，所述依据故障类型控制所述若干个智能负荷开关运行状态，包括：
如故障为瞬时性故障则所述带继电保护的断路器重合后，线路恢复供电；
如故障为永久性故障，则所述带继电保护的断路器第二次跳闸，控制所述若干个智能负荷开关分闸。
进一步地，所述依据所述智能负荷开关是否有故障电流记忆控制其按照相应的延时合闸，包括：
控制有故障电流记忆的所述智能负荷开关在检测到线路电压后延迟第一预设时间合闸。
进一步地，所述控制有故障电流记忆的所述智能负荷开关在检测到线路电压后延迟第一预设时间合闸之后，还包括：
控制无故障电流记忆的所述智能负荷开关在检测到所述线路电压后延迟第二预设时间合闸；
其中，所述第一预设时间的时长小于所述第二预设时间的时长。
进一步地，所述智能负荷开关合闸后，在所述第三预设时间内未检测到所述故障电流则控制所述智能负荷开关分闸闭锁；如检测到所述故障电流则控制所述智能负荷开关分闸并闭锁正向合闸；
所述故障点后侧的所述智能负荷开关由于检测到正向瞬时残压而反向合闸闭锁；所述故障点前后的所述智能负荷开关分别闭锁合闸，实现所述故障区间的隔离。
本发明实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
通过控制智能负荷开关的合闸或分闸来实现配电网络故障的快速隔离，及非故障区段的快速恢复供电，快速恢复因瞬时故障造成的线路停电，避免了非故障支路正常负荷受到断路器重合的冲击，减少了故障线路非故障区段恢复供电的总时间，提高了配电网络故障处理的效率和可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的配电网络故障隔离控制方法流程图；
图2是本发明实施例提供的配电网络及发生故障示意图；
图3是本发明实施例提供的配电网络故障隔离控制方法的RTDS仿真原理图；
图4是本发明实施例提供的永久性故障时断路器和负荷开关的动作示意图；
图5是本发明实施例提供的瞬时性故障时断路器和负荷开关的动作示意图；
图6是本发明实施例提供的FTU主控装置模块示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
图1是本发明实施例提供的配电网络故障隔离控制方法流程图。
图2是本发明实施例提供的配电网络及发生故障示意图。
请参照图1和图2，本发明实施例提供了一种配电网络故障隔离控制方法，配电网络的主线路依次设置有带继电保护的断路器和智能负荷开关，其若干个支线路分别设置有相应的智能负荷开关，包括如下步骤：
S100，当带继电保护的断路器检测到故障电流第一次跳闸，控制若干个智能负荷开关保持合闸状态。
S200，带继电保护的断路器第一次重合闸，依据故障类型控制若干个智能负荷开关的运行状态。
S300，控制带继电保护的断路器第二次重合闸，依据智能负荷开关是否有故障电流记忆而控制其在有压后按照相应的延时合闸。
S400，判断线路中的智能负荷开关在合闸后的第三预设时间内是否检测到故障电流，如未检测到故障电流则控制该智能负荷开关闭锁分闸(即再次失压时不分闸)，如检测到故障电流则控制该智能负荷开关分闸并闭锁正向合闸(即再次有压时不分闸)。
S500，故障点后侧的智能负荷开关由于检测到正向瞬时残压而反向合闸闭锁(即反向有压时不分闸)，故障点前后的智能负荷开关分别闭锁合闸，实现故障区间的隔离。
进一步地，S200中，依据故障类型控制若干个智能负荷开关运行状态，包括：
S210，如故障为瞬时性故障，带继电保护的断路器第一次重合后线路即恢复供电。
具体的，当配电网络发生瞬时性故障时，上述配电网络故障控制方法能够使智能负荷开关在断路器快速重合闸之前保持合闸状态，保证了供电的快速恢复，与现有装置相比，恢复供电时间能够缩短50多秒。
S220，如故障为永久性故障，带继电保护的断路器第一次重合但合于故障，断路器第二次跳闸，控制若干个智能负荷开关分闸。
进一步地，S300中，依据智能负荷开关是否有故障电流记忆控制其按照相应的延时合闸，包括：
S310，控制有故障电流记忆的智能负荷开关在检测到线路电压后延迟第一预设时间合闸。
进一步地，步骤S310控制有故障电流记忆的智能负荷开关在检测到线路电压后延迟第一预设时间合闸之后，还包括：
S320，控制无故障电流记忆的智能负荷开关在检测到线路电压后延迟第二预设时间合闸。其中，第一预设时间的时长小于第二预设时间的时长。
上述方法避免了非故障支路正常负荷受到断路器重合的冲击。当配电网络发生永久性故障时，与现有配电网络相比，能够保证非故障支路的正常负荷在故障区段完成隔离前，免受断路器多次重合的冲击，减少电力用户用电设备的损坏；并减少了故障线路非故障区段恢复供电的总时间，采用新控制方法的配电网络增加了对故障线路非故障区段合闸成功后的失压分闸闭锁功能，减少了故障线路非故障区段恢复供电的总时间，最多能够减少21秒(负荷开关有压合闸时间按7秒，主干线路负荷开关个数按照四个考虑)。
进一步地，步骤S400中，判断线路中的智能负荷开关在合闸后的第三预设时间内是否检测到故障电流，如未检测到故障电流则控制该智能负荷开关闭锁分闸，如检测到故障电流则控制该智能负荷开关分闸并闭锁正向合闸。
进一步地，步骤S500中，故障点后侧的智能负荷开关由于检测到正向瞬时残压而反向合闸闭锁；故障点前后的智能负荷开关分别闭锁合闸，实现故障区间的隔离。
请参照图2，在本发明实施例的一个具体实施方式中，模拟图2的配电网络中，FS2和FS3之间发生故障。上述配电网络故障隔离控制方法对故障点和故障区段进行检测和控制的过程如下：
(1)断路器CB处的保护装置检测到故障电流，控制CB跳闸，FS1～FS6在CB快速重合之前保持合闸状态。
(2)如果发生的是瞬时性故障，CB快速重合闸，线路恢复供电。
(3)如果发生的是永久性故障，CB因重合于故障而跳闸，FS1～FS6失压分闸。
(4)经延时后CB第二次重合，FS1因有故障电流记忆，在检测到电压后经X时限合闸。
(5)由于FS4无故障电流记忆，在其检测到电压后经长延时C合闸(长延时C开始计时后不受FS4再次失压或有压的影响)。
(6)判别FS1合闸，且在其合闸后Y时限内未检测到故障电流，控制FS1闭锁分闸(即FS1再次失压时不分闸)。
(7)FS2经X时限合闸，但合于故障，CB跳闸，由于FS2在合闸后Y时限内检测到故障电流，FS2正向合闸闭锁；同时，由于FS3感受到左侧有瞬时残压，FS3反向合闸闭锁。FS2正向合闸闭锁、FS3反向合闸闭锁后，完成故障区段隔离。
(8)CB第三次重合，由于FS1处于合闸状态，FS1控制区段直接恢复供电。
(9)FS4走完长延时C后合闸，FS5、FS6有压后依次经延时合闸，完成非故障支路的恢复供电。
图3是本发明实施例提供的配电网络故障隔离控制方法的RTDS仿真原理图。
图4是本发明实施例提供的永久性故障时断路器和负荷开关的动作示意图。
图5是本发明实施例提供的瞬时性故障时断路器和负荷开关的动作示意图。
请参照图3和表1，表1中为配电网络进行RTDS仿真时其模型的主要参数。
表1
请参照图4，模拟发生永久性故障时，断路器CB、负荷开关FS等的动作情况，具体过程如下：
(1)通过RTDS模拟FS2和FS3之间发生永久性故障。
(2)因线路过流，断路器CB跳闸，FS1～FS6在CB快速重合之前保持合闸状态。
(3)200ms后，CB重合但因合于故障而跳闸，FS1～FS6失压分闸。
(4)经2s延时后CB第二次重合，FS1因有故障电流记忆，在检测到电压后分别经7s(X时限)合闸。
(5)FS4检测到电压，由于其无故障电流记忆，在检测到电压后开始经长延时28s合闸。
(6)FS1合闸后在1s内未检测到故障电流，FS1闭锁分闸，即FS1再次失压时不再分闸。
(7)FS2经7s后合闸但合于故障，CB跳闸，由于FS2在合闸后1s内检测到故障电流，FS2正向合闸闭锁；由于FS3感受到左侧有瞬时残压(≥50％Un，Un为AC100V，持续时间≥80ms)，FS3反向合闸闭锁。
(8)CB第三次重合，由于FS1处于合闸状态，FS1控制区段直接恢复供电。
(9)FS4走完长延时28s后合闸，FS5、FS6有压后依次经长延时合闸(FS5、FS6分别经长延时合闸，时间较长，且现象同FS4，故图4中未列FS5、FS6开关状态)，完成非故障支路的恢复供电。
请参照图5，模拟了发生瞬时性故障时，断路器CB、负荷开关FS等的动作情况，具体过程如下：
(1)通过RTDS模拟FS2和FS3之间发生瞬时性故障。
(2)因线路过流，断路器CB跳闸，如图5所示，FS1～FS6在CB快速重合之前保持合闸状态。
(3)跳闸200ms后CB重合，由于故障为瞬时性故障，CB重合后线路快速恢复供电。
图6是本发明实施例提供的FTU主控装置模块示意图。
上述智能符合开关包括FTU主控装置和负荷开关。
请参照图6，具体的，FTU主控装置的功能架构共包括7个模块，即：通讯模块、电源管理模块、交流电压电流采集模块、保护告警处理模块、FA控制功能模块、计量管理模块、测控处理模块。
(1)通讯模块：以太网通信口负责主站通信、EPON设备接入；RS232/RS485通信口负责主站通信、3G/4G通信模块接入、线损模块接入等。
(2)电源管理模块：向各模块提供电源；接收外部电源管理设备上送的交流失电、电池欠压告警等开入信息，及向外部电源管理设备下发电池活化控制指令等。
(3)交流电压电流采集模块：用于采集配电线路的电压、电流、频率、电池电压等量值，并发送给保护告警、FA控制、计量等功能。
(4)保护告警处理模块：结合电压、电流等模拟量，用于保护告警逻辑判别；并将过流告警等保护告警动作情况用于FA控制功能模块中部分控制策略的实现。
(5)FA控制功能模块：依据交流电压电流采集模块采集的二次电压值，基于本文所述的FA新控制策略，首先完成故障区间的隔离，然后恢复非故障区段线路的供电。
(6)计量管理模块：具有计量正/反向有功电能功能，正/反向有功等电能存储功能，支持电能量清零功能，按照DL/T 634.5101协议，支持平衡/非平衡模式。
(7)测控处理模块：电压、电流精度为额定值的±0.2％，频率精度为±0.01Hz，功率测量精度为额定值的±0.5％，遥信分辨率≤2ms，能够控制负荷开关的分闸与合闸。
本发明实施例旨在保护一种配电网络故障隔离控制方法，当带继电保护的断路器检测到故障电流第一次跳闸，控制若干个智能负荷开关保持合闸状态；带继电保护的断路器第一次重合闸，依据故障类型控制若干个智能负荷开关的运行状态；带继电保护的断路器第二次重合闸，依据智能负荷开关是否有故障电流记忆而控制其在有压后按照相应的延时合闸；判断线路中的智能负荷开关在合闸后的第三预设时间内是否检测到故障电流，如未检测到故障电流则控制该智能负荷开关闭锁分闸，如检测到故障电流则控制该智能负荷开关分闸并闭锁正向合闸；故障点后侧的智能负荷开关由于检测到正向瞬时残压而反向合闸闭锁，故障点前后的智能负荷开关分别闭锁合闸，实现故障区间的隔离。上述技术方案具备如下效果：
通过控制智能负荷开关的合闸与分闸来实现配电网络故障的快速隔离，及非故障区段的快速恢复供电，快速恢复因瞬时故障造成的线路停电，避免了非故障支路正常负荷受到断路器重合的冲击，减少了故障线路非故障区段恢复供电的总时间，提高了配电网络故障处理的效率和可靠性。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (5)
1.一种配电网络故障隔离控制方法，其特征在于，所述配电网络的主线路依次设置有带继电保护的断路器和智能负荷开关，其若干个支线路分别设置有相应的智能负荷开关，包括如下步骤：
当所述带继电保护的断路器检测到故障电流第一次跳闸，控制所述若干个智能负荷开关保持合闸状态；
控制所述带继电保护的断路器第一次重合闸，并依据故障类型控制所述若干个智能负荷开关的运行状态；
控制所述带继电保护的断路器第二次重合闸，依据所述智能负荷开关是否有故障电流记忆而控制其在有压后按照相应的延时合闸；
判断线路中的智能负荷开关在合闸后的第三预设时间内是否检测到故障电流，如未检测到故障电流则控制该智能负荷开关闭锁分闸，如检测到故障电流则控制该智能负荷开关分闸并闭锁正向合闸；
故障点后侧的智能负荷开关由于检测到正向瞬时残压而反向合闸闭锁，故障点前后的智能负荷开关分别闭锁合闸，实现故障区间的隔离。
2.根据权利要求1所述的配电网络故障隔离控制方法，其特征在于，所述依据故障类型控制所述若干个智能负荷开关运行状态，包括：
如故障为瞬时性故障，则所述带继电保护的断路器第一次重合后线路即恢复供电；
如故障为永久性故障，则所述带继电保护的断路器第二次跳闸，控制所述若干个智能负荷开关分闸。
3.根据权利要求1所述的配电网络故障隔离控制方法，其特征在于，所述依据所述智能负荷开关是否有故障电流记忆控制其按照相应的延时合闸，包括：
控制有故障电流记忆的所述智能负荷开关在检测到线路电压后延迟第一预设时间合闸。
4.根据权利要求3所述的配电网络故障隔离控制方法，其特征在于，所述控制有故障电流记忆的所述智能负荷开关在检测到线路电压后延迟第一预设时间合闸之后，还包括：
控制无故障电流记忆的所述智能负荷开关在检测到所述线路电压后延迟第二预设时间合闸；
其中，所述第一预设时间的时长小于所述第二预设时间的时长。
5.根据权利要求1所述的配电网络故障隔离控制方法，其特征在于，
所述智能负荷开关合闸后，第三预设时间内未检测到所述故障电流则控制智能负荷开关闭锁分闸；第三预设时间内检测到所述故障电流则控制智能负荷开关正向合闸闭锁；故障点后侧的所述智能负荷开关，由于检测到所述正向瞬时残压而反向合闸闭锁。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Effective date of registration: 20221121 Address after: 461000 No. 1706, Xuji Avenue, Wuyi Road Street, Weidu District, Xuchang City, Henan Province Applicant after: Henan Yuanwang Hechu Electric Research Institute Co.,Ltd. Applicant after: XJ Group Corp. Applicant after: XJ ELECTRIC Co.,Ltd. Address before: No. 1298 Xuchang City, Henan province 461000 XJ Avenue Applicant before: XJ Group Corp. Applicant before: XJ ELECTRIC Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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